空心球状磷酸铋铕纳米颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种空心球状磷酸铋铕纳米颗粒及其制备方法，采用水热法，在柠檬酸钠辅助下以Bi(NO

Hollow spherical bismuth phosphate europium nanometer particle and preparation method thereof

The invention discloses a hollow spherical bismuth phosphate europium nanometer particle and a preparation method thereof, wherein the Bi (NO) is prepared by hydrothermal method under the assistance of sodium citrate

【技术实现步骤摘要】
空心球状磷酸铋铕纳米颗粒及其制备方法
本专利技术涉及纳米材料领域，具体涉及一种空心球状磷酸铋铕纳米颗粒及其制备方法。
技术介绍
稀土磷酸盐因为高的热稳性以及与稀土离子的高相容性，在稀土发光材料基质中占据重要地位，引起了学者们的广泛研究。但因高纯度稀土离子成本高昂，学者们希望寻找一种主族元素(Sb，Bi)替代稀土离子。其中BiPO4与镧系正磷酸盐结构相似，铋离子与三价稀土离子化合价相同，离子半径和能级相差不大，由于这些优点，BiPO4作为一种发光材料基质被广泛研究。BiPO4具有六方相、低温单斜相和高温单斜相三种不同的结构，多相性使其具有不同的物理和化学特性，被广泛应用于光催化剂、湿度传感器、锂离子电池阴极、发光材料基质、超级电容器等领域。众所周知，材料的性能与结构、形貌以及尺寸有密切联系，科研工作者对BiPO4形貌的调控进行了大量的研究，已通过水热法、共沉淀法、溶剂热法、固相反应法、微波水热法等多种方法制备了BiPO4粉体。MingyunGuan等利用水热法以H6P4O13为磷源制备了海胆状的BiPO4(Cryst.GrowthDes.2008,8:2694)；QiuyingZhang等通过EDTA辅助水热法合成了雪花状BiPO4(CrystEngComm2014,16:8334)；V.D.Nithya等通过PVP辅助水热法合成了纺锤状BiPO4(RSCAdv.2014,4:65184)。对于BiPO4形貌的调控取得了一定成果，但迄今为止，还没有以柠檬酸钠辅助合成BiPO4纳米颗粒的相关报道。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种空心球状磷酸铋铕纳米颗粒及其制备方法，该方法制得的空心球状BiPO4:Eu纳米颗粒，形貌和尺寸均一，结晶度高。为了达到上述目的，本专利技术方法采用如下技术方案：包括以下步骤：1)将Bi(NO3)3·5H2O和Eu(NO3)3溶于稀硝酸中，并滴入柠檬酸钠溶液搅拌均匀，随后将NH4H2PO4溶液逐滴加入搅拌均匀，得到前驱液；其中，Bi(NO3)3·5H2O和Eu(NO3)3的摩尔总量与NH4H2PO4、柠檬酸钠的摩尔比为1：1：(3～4)；2)调节前驱液的pH值为4.5～5.5；3)将调节pH值后的前驱液转移至反应釜中，在140～200℃反应生成沉淀，至沉淀不增加时，自然冷却到室温；4)将生成的沉淀取出，洗涤干燥后得到空心球状磷酸铋铕纳米颗粒。进一步地，步骤1)中Eu(NO3)3的添加量为NH4H2PO4摩尔量的5％。进一步地，步骤1)中NH4H2PO4和稀硝酸的比为1mmol：2.5mL，稀硝酸的体积分数为13％～13.6％。进一步地，步骤2)中采用稀硝酸和氨水调节前驱液的pH值。进一步地，步骤3)中调节pH值后的前驱体填充入反应釜中的填充比为70％～80％。进一步地，步骤3)中反应时间为8～20h。进一步地，步骤4)中生成的沉淀为白色，取出后用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次。进一步地，步骤4)中在70～90℃下干燥11～13h。一种利用如上所述制备方法制得的空心球状磷酸铋铕纳米颗粒，该空心球状磷酸铋铕纳米颗粒为六方相，空心球直径为395nm～405nm。相对于现有技术，本专利技术具有有益的技术效果：本专利技术在柠檬酸钠辅助下以Bi(NO3)3·5H2O、Eu(NO3)3以及NH4H2PO4为原料，采用水热法制得了空心球状BiPO4:Eu纳米颗粒。先将Bi(NO3)3·5H2O和Eu(NO3)3溶于稀硝酸溶液混合搅拌，随后滴加配制好的柠檬酸钠溶液并搅拌，搅拌后滴加NH4H2PO4溶液，然后用稀硝酸和氨水调节混合溶液的pH值；搅拌混合溶液后将该混合溶液转移到反应釜中，密封，在140℃～200℃下反应产生沉淀，自然冷却到室温；再经离心，洗涤，干燥最终得到产品。本专利技术采用水热法，由柠檬酸钠辅助合成，操作简单，制备周期短，可通过调节不同反应条件控制产物的形貌和尺寸，适合批量生产。本专利技术拓展了BiPO4形貌调控手段，对研究磷酸盐形貌调控具有重要参考价值。本专利技术制备出的空心球状BiPO4:Eu纳米颗粒具有结晶度高、形貌尺寸均一等特点，本专利技术制备出来的纯六方相且为空心球状纳米颗粒，对使用BiPO4:Eu粉体制备材料的研究是一个重要突破和提示，可以广泛用于发光材料、光催化材料等。【附图说明】图1(a)是实施例1制备的球状纳米颗粒BiPO4:Eu的SEM图；图1(b)是实施例1制备的空心球状纳米颗粒BiPO4:Eu的SEM图；图1(c)是实施例2制备的直径约为400nm的较大颗粒BiPO4:Eu的SEM图；图2是添加不同量的柠檬酸钠条件下制备的BiPO4:Eu纳米颗粒的XRD图谱；【具体实施方式】下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术空心球状BiPO4:Eu纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：1)将Bi(NO3)3·5H2O和浓度为0.2mol/L的Eu(NO3)3溶于体积分数为13％～13.6％的稀硝酸中，搅拌30～35min；滴入柠檬酸钠溶液搅拌30～35min直到均匀，随后将NH4H2PO4溶液逐滴加入，搅拌30～35min，得到均匀的前驱液；Bi(NO3)3·5H2O与Eu(NO3)3的摩尔总量、NH4H2PO4、柠檬酸钠三者的摩尔比为1:1:(3～4)，Eu(NO3)3的添加量为NH4H2PO4摩尔量的5％，NH4H2PO4和稀硝酸的比为1mmol：2.5mL。2)采用稀硝酸和氨水调节前驱液的pH值为4.5～5.5；3)将调节pH值后的前驱液转移至内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，填充比为70％～80％，密封水热反应釜后，放入恒温鼓风干燥箱加热保温，加热保温温度为140～200℃，保温时间为8～20h，反应结束后自然冷却到室温，得到白色沉淀；4)将生成的白色沉淀取出，用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，在70～90℃下干燥11～13h，得到空心球状BiPO4:Eu纳米颗粒。下面通过具体的实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1：步骤1：将3.8mmolBi(NO3)3·5H2O和1mL浓度为0.2mol/L的Eu(NO3)3溶于10mL体积分数为13％的稀硝酸中，搅拌30min后，将10mL浓度为1.2mol/L的柠檬酸钠溶液逐滴加入，搅拌30min直到均匀，得溶液A；将4mmolNH4H2PO4溶于20mL去离子水中，搅拌30min至均匀，得浓度为0.2mol/L的溶液B；将溶液B逐滴加入到A溶液中，得到前驱液，搅拌30min至均匀；步骤2：用NH3·H20和稀硝酸调节前驱液的pH值为5.0；步骤3：将前驱液转移至内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，水热反应釜的填充比为75％，密封水热反应釜；步骤4：将水热反应釜放入恒温鼓风干燥箱中，用30min的时间从室温升温到160℃，再在160℃条件下保温16h，然后自然冷却至室温；步骤5：将水热反应釜中生成的沉淀取出，用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，在80℃下干燥12h，得到BiPO4:Eu粉体。实施例2：步骤1：将3.8mmolBi(NO3)3·5H2O和1mL浓度为0.2mol/L的Eu(NO3)3溶于10mL体积分数为13％的稀硝酸中，搅拌30min后，并将10mL浓度为1.6mol/L的柠檬酸钠溶液逐滴加入，搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空心球状磷酸铋铕纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将Bi(NO

【技术特征摘要】
1.一种空心球状磷酸铋铕纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将Bi(NO3)3·5H2O和Eu(NO3)3溶于稀硝酸中，并滴入柠檬酸钠溶液搅拌均匀，随后将NH4H2PO4溶液逐滴加入搅拌均匀，得到前驱液；其中，Bi(NO3)3·5H2O和Eu(NO3)3的摩尔总量与NH4H2PO4、柠檬酸钠的摩尔比为1：1：(3～4)；2)调节前驱液的pH值为4.5～5.5；3)将调节pH值后的前驱液转移至反应釜中，在140～200℃反应生成沉淀，至沉淀不增加时，自然冷却到室温；4)将生成的沉淀取出，洗涤干燥后得到空心球状磷酸铋铕纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种空心球状磷酸铋铕纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤1)中Eu(NO3)3的添加量为NH4H2PO4摩尔量的5％。3.根据权利要求1所述的一种空心球状磷酸铋铕纳米颗粒的制备方法，其特征在于：步骤1)中NH4H2PO4和稀硝酸的比为1mmol：2.5mL，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘运，马随艳，史晓磊，赵敏竹，刘丁菡，王凯，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61